Mesenkymaalisten kantasolujen induktio luuta muodostaviksi osteoblasteiksi biomateriaalilla
JOENSUU, KATRIINA (2007)
2007
Biokemia - Biochemistry
Lääketieteellinen tiedekunta - Faculty of Medicine
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2007-01-04
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/urn:nbn:fi:uta-1-16431
https://urn.fi/urn:nbn:fi:uta-1-16431
Tiivistelmä
Tutkimuksen tausta ja tavoitteet: Luu on hyvin uusiutumiskykyinen kudos. Luusolut erilaistuvat kantasoluistaan erilaisten signaalien ohjaamina. Tiedetään kuitenkin useita patologisia tiloja, joissa luun kudosteknologia on tarpeen. Luun kudosteknologiassa on lähiaikoina tutkittu paljon synteettisiä biohajoavia polymeerejä polylaktidia (PLA), polyglykolidia (PGA) ja näiden kopolymeeria poly(laktidi-ko-glykolidia) (PLGA). Tässä tutkimuksessa käytimme PLGA:a sekä komposiittimateriaalia PLGA-bioaktiivinen lasi. Seurasimme kuinka mesenkymaaliset kantasolut tarttuivat, proliferoituivat ja erilaistuivat näillä biomateriaaleilla ja tutkimme oliko polymeerien NaOH-pintakäsittelyllä vaikutusta solujen tarttumiseen. Teimme lisäksi mesenkymaalisille kantasoluille esikäsittelyjä fibroblastikasvutekijä 2:lla ja 8:lla (FGF-2 ja FGF-8), luun morfogeneettinen proteiini 4:llä (BMP-4) ja lisäkilpirauhashormonilla ja tutkimme onko niillä luun muodostusta lisäävää vaikutusta in vitro. Tutkimme myös vaikuttaako BMP-4 solujen erilaistumiseen annosteltuna biomateriaalin päälle solujen istuttamisvaiheessa.
Menetelmät: Solujen kasvatus tapahtui perinteisin soluviljelymetodein staattisessa ympäristössä. Mesenkymaalisia kantasoluja kasvatettiin seerumirikkaassa α-MEM-elatusnesteessä ilman kasvutekijöitä ennen kokeiden aloitusta. Hiiren solut olivat peräisin NMRI-hiirten luuytimestä ja ihmisen solut olivat rikastettu luuydinnäytteestä. Osteoblastien erilaistumista ja luunmuodostusta karakterisoitiin eri värjäysmenetelmin tiettyjen viljelyjaksojen (3-4 viikon) jälkeen. Käytettyjä värjäysmenetelmiä olivat värjäys alkaalisen fosfataasin (ALP) suhteen, sekä von Kossa-värjäys.
Tutkimustulokset: Molemmat biomateriaalityypit osoittautuivat soluyhteensopiviksi. FGF-2- ja FGF-8 -esikäsittelyt lisäsivät mesenkymaalisten kantasolujen proliferaatiota ja osteogeenisyyttä voimakkaasti, kun taas BMP-4:llä ja lisäkilpirauhashormonilla ei ollut vaikutusta kontrolliin verrattuna. NaOH-käsittelyllä ei näyttänyt olevan merkittävää vaikutusta mesenkymaalisten kantasolujen tarttumiseen ja osteogeenisyyteen. BMP-4 lisättynä biomateriaaliin solujen istutusvaiheessa ei stimuloinut solujen erilaistumista osteoblasteiksi tässä tutkimuksessa.
Johtopäätökset: FGF-2 ja FGF-8 lisäävät mesenkymaalisen kantasolun proliferaatio- ja erilaistumiskykyä. Ne ovat optimaalisia kasvutekijöitä lisättynä viljelmään hieman ennen osteoblasti-induktiota. BMP-4 ja lisäkilpirauhashormoni eivät ole optimaalisia tekijöitä annettuna viljelmän alkuvaiheessa, vaan mahdollisesti vaikuttavat osteoblastien erilaistumiseen ja luun muodostukseen myöhemmässä vaiheessa kuin FGF:t.
Menetelmät: Solujen kasvatus tapahtui perinteisin soluviljelymetodein staattisessa ympäristössä. Mesenkymaalisia kantasoluja kasvatettiin seerumirikkaassa α-MEM-elatusnesteessä ilman kasvutekijöitä ennen kokeiden aloitusta. Hiiren solut olivat peräisin NMRI-hiirten luuytimestä ja ihmisen solut olivat rikastettu luuydinnäytteestä. Osteoblastien erilaistumista ja luunmuodostusta karakterisoitiin eri värjäysmenetelmin tiettyjen viljelyjaksojen (3-4 viikon) jälkeen. Käytettyjä värjäysmenetelmiä olivat värjäys alkaalisen fosfataasin (ALP) suhteen, sekä von Kossa-värjäys.
Tutkimustulokset: Molemmat biomateriaalityypit osoittautuivat soluyhteensopiviksi. FGF-2- ja FGF-8 -esikäsittelyt lisäsivät mesenkymaalisten kantasolujen proliferaatiota ja osteogeenisyyttä voimakkaasti, kun taas BMP-4:llä ja lisäkilpirauhashormonilla ei ollut vaikutusta kontrolliin verrattuna. NaOH-käsittelyllä ei näyttänyt olevan merkittävää vaikutusta mesenkymaalisten kantasolujen tarttumiseen ja osteogeenisyyteen. BMP-4 lisättynä biomateriaaliin solujen istutusvaiheessa ei stimuloinut solujen erilaistumista osteoblasteiksi tässä tutkimuksessa.
Johtopäätökset: FGF-2 ja FGF-8 lisäävät mesenkymaalisen kantasolun proliferaatio- ja erilaistumiskykyä. Ne ovat optimaalisia kasvutekijöitä lisättynä viljelmään hieman ennen osteoblasti-induktiota. BMP-4 ja lisäkilpirauhashormoni eivät ole optimaalisia tekijöitä annettuna viljelmän alkuvaiheessa, vaan mahdollisesti vaikuttavat osteoblastien erilaistumiseen ja luun muodostukseen myöhemmässä vaiheessa kuin FGF:t.